礦井資源/儲(chǔ)量、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限探究

廉魯煒　張遷　于玉田　劉丁宿

摘 要：隨著社會(huì)的不斷發(fā)展進(jìn)步，人們對(duì)各類資源的需求也在不斷增加，其中礦產(chǎn)資源更是國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要一項(xiàng)，是各個(gè)行業(yè)發(fā)展的主要來(lái)源。而礦井資源的儲(chǔ)量資源、生產(chǎn)能力以及服務(wù)年限對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展都有重要作用。本研究以萬(wàn)福礦井為例，對(duì)礦井資源/儲(chǔ)量、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：礦井資源儲(chǔ)量;井田境界;萬(wàn)福井田

中圖分類號(hào)：P618.11;P624.7 ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：1003-5168（2022）4-0123-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.04.027

Exploration on Mine Resources/Reserves， Design Production Capacity and Service Life

LIAN Luwei? ? ZHANG Qian? ? YU Yutian? ? LIU Dingsu

（Yanmei Wanfu Energy Co.， Ltd.， Heze 274000，China）

Abstract： With the continuous development and progress of society， people's demand for all kinds of resources is also increasing， among which mineral resources is an important item of national economic development and the main source material of various industries. The reserves， production capacity and service life of mine resources play an important role in economic development. Taking Wanfu mine as an example， this paper explores the mine resources / reserves， design production capacity and service life.

Keywords： mine resource reserves; mine field boundary;Wanfu mine field

1 井田境界及資源/儲(chǔ)量

萬(wàn)福井田位于巨野煤田南端。井田東臨巨野縣的萬(wàn)豐鎮(zhèn)，南接成武縣的汶上集，西靠巨野縣的柳林鎮(zhèn)，北臨巨野縣的董官屯。其中心距菏澤市約45 km，距離巨野縣約32 km。

依據(jù)2015年7月14日頒發(fā)的采礦許可證，整合區(qū)范圍由17個(gè)拐點(diǎn)圈定（詳見(jiàn)表1、表2），井田東起田橋斷層，西與南至17煤層露頭線，北至劉莊及邢莊斷層，井田南北平均長(zhǎng)約為21.5 km，東西平均寬為5 km，最后核定井田面積為109.299 km。地理坐標(biāo)：東經(jīng)115°49′33″～115°56′37″，北緯35°03′17″～35°15′30″。

2 礦井資源/儲(chǔ)量計(jì)算

2.1 礦井地質(zhì)資源/儲(chǔ)量

根據(jù)儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告，全井田共獲得-1 200 m水平以淺各類煤炭資源量（331+332+333）29 133.7萬(wàn)t（詳見(jiàn)表3）。

2.2 礦井工業(yè)資源/儲(chǔ)量

根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》，礦井工業(yè)儲(chǔ)量按式（1）計(jì)算。

礦井工業(yè)資源/儲(chǔ)量=井田探明的（331）+控制的（332）+推斷的（333）k? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

其中k為可信度系數(shù)，根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造中等、煤層賦存較穩(wěn)定的特點(diǎn)，取0.80。

全井田工業(yè)資源/儲(chǔ)量26 411.0萬(wàn)t，見(jiàn)表3。

2.3 礦井設(shè)計(jì)資源/儲(chǔ)量

礦井設(shè)計(jì)資源/儲(chǔ)量=礦井工業(yè)資源/儲(chǔ)量-斷層煤柱-防水煤柱-井田境界煤柱

2.3.1 斷層煤柱。由于勘探報(bào)告未明確斷層導(dǎo)水性，因此，暫按保護(hù)煤柱留設(shè)，斷層保護(hù)煤柱留設(shè)原則如下：落差≥100 m的斷層兩側(cè)各留100 m;50 m≤落差<100 m的斷層兩側(cè)各留50 m;30 m≤落差<50 m的斷層兩側(cè)各留30 m;落差<30 m的斷層，兩側(cè)不留煤柱;生產(chǎn)中斷層煤柱留設(shè)可視具體情況作相應(yīng)調(diào)整。

生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)斷層導(dǎo)水性進(jìn)行分析，若斷層導(dǎo)水，則應(yīng)根據(jù)《煤礦防治水細(xì)則》留設(shè)斷層防水煤柱。

2.3.2 防水煤柱。井田西部、南部3煤層露頭附近煤層至新近系底部間距較小，有可能引起新近系底部砂層對(duì)開(kāi)采的直接充水[1-22]，因此在靠近煤層露頭區(qū)應(yīng)留設(shè)防水煤柱。根據(jù)地質(zhì)資料和原國(guó)家煤炭工業(yè)局制定的《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開(kāi)采規(guī)程》附錄六近水體采煤的安全煤巖柱設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)考慮留設(shè)防水煤柱，其計(jì)算如式（2）。

H≥H+H （2）

式中：H為防水安全煤巖柱垂高，m;H為導(dǎo)水裂縫帶的最大高度，m;H為保護(hù)層厚度，m;

本井田3（3）煤層頂板以泥巖、粉砂巖為主，細(xì)、中、粗砂巖次之，并見(jiàn)有巖漿巖頂板。（3）煤層頂板以中、細(xì)、粗砂巖為主，泥巖、粉砂巖次之。3煤層頂板覆巖屬中硬類型。

本井田3（3）煤層因巖漿巖活動(dòng)的影響，煤層厚度分西北部、東南部?jī)蓚€(gè)區(qū)域。西北部煤厚為0～9.29 m，平均為2.80 m，可采范圍0.73～9.29 m，平均為2.96 m;東南部煤厚為2.11～9.76 m，平均為5.50 m。

本井田西部、南部煤層露頭附近3煤層的厚度比較厚，設(shè)計(jì)根據(jù)勘探報(bào)告提供的煤層露頭附近的鉆孔的煤層厚度為5.32～9.76 m，分別計(jì)算采用綜采放頂煤采煤法時(shí)各個(gè)鉆孔附近的防水煤柱高度。根據(jù)各個(gè)鉆孔煤層厚度計(jì)算的防水煤柱見(jiàn)表4。

參考興隆莊礦井實(shí)際觀測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析，導(dǎo)水裂縫帶帶高度按式（3）計(jì)算。

興隆莊煤礦最先在防水巖柱只有78～94 m的2304工作面進(jìn)行綜放試驗(yàn)，并取得了成功，后又在巖柱垂高只有66～94 m的2303工作面進(jìn)行推廣，也實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)。

保護(hù)層厚度按興隆莊礦井經(jīng)驗(yàn)，最小為采厚的1.5倍，H=1.5 M。

從表4可以看出，本井田西部、南部煤層露頭附近大致可以分為四個(gè)區(qū)域，分別留設(shè)防水煤柱厚度。

①煤層厚度5.32～5.70 m，防水煤柱厚度取75 m。

②煤層厚度7.12～7.39 m，防水煤柱厚度取85 m。

③煤層厚度8.23 m，防水煤柱厚度取90 m。

④煤層厚度9.76 m，防水煤柱厚度取95 m。

由于本井田煤層賦存較厚，特別是井田南部煤層厚度最厚，為了最大限度地回收煤炭資源，參照兗州礦區(qū)的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)考慮在靠近風(fēng)化帶附近的工作面，采用綜合機(jī)械化一次采全高采煤法回收部分煤炭資源。設(shè)計(jì)確定不同的回采厚度，分別計(jì)算防水煤柱。不同采高防水煤柱厚度見(jiàn)表5。

由于本礦井3煤層采高大于3.0 m，導(dǎo)水裂縫帶帶高度計(jì)算不適用原國(guó)家煤炭工業(yè)局制定的《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開(kāi)采規(guī)范》。因此，參考2013年10月《煤田地質(zhì)與勘探》中《綜采一次采全高頂板導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育高度的計(jì)算公式及適用性分析》，導(dǎo)水裂縫帶帶高度按式（4）計(jì)算。

通過(guò)表5可以看出，在靠近井田西部、南部煤層露頭附近的厚煤層區(qū)域，采用綜采一次采全高采煤法回采一定厚度的煤層，可以降低煤層的防水煤柱高度，多回收煤炭資源。本次防水煤柱資源儲(chǔ)量的計(jì)算，設(shè)計(jì)暫按綜合機(jī)械化一次采全高回采4.0 m，防水煤柱按65 m留設(shè)，露頭防水煤柱煤炭資源儲(chǔ)量為1 361萬(wàn)t。

新生界地層厚度為631.70～780.00 m，平均為714.73 m，地層較厚，礦井開(kāi)采不會(huì)波及含水層，對(duì)開(kāi)采沒(méi)有影響。同時(shí)區(qū)內(nèi)河流主要功能為旱季引水灌溉和雨季防洪排澇，由于煤層埋藏深度為1 000 m左右，對(duì)地面影響較小，可采用隨采隨墊的方式加固河堤。因此設(shè)計(jì)暫不留設(shè)河流保護(hù)煤柱。

2.3.3 井田邊界煤柱。根據(jù)《煤礦防治水細(xì)則》，規(guī)定井田邊界兩側(cè)應(yīng)各留設(shè)20 m邊界煤柱。本井田西部和南部邊界為煤層露頭，煤層露頭在井田境界內(nèi)且已相應(yīng)留設(shè)了露頭防水煤柱;北部和東部邊界為斷層，已相應(yīng)留設(shè)了斷層煤柱，斷層煤柱留設(shè)量大于邊界煤柱量。因此本井田不單獨(dú)計(jì)算邊界煤柱。按上述方法計(jì)算，礦井設(shè)計(jì)資源儲(chǔ)量為22 233.6萬(wàn)t。

2.3.4 建筑物下采煤。受井下開(kāi)采影響的村莊，設(shè)計(jì)均考慮結(jié)合新農(nóng)村建設(shè)和小城鎮(zhèn)規(guī)劃采用搬遷方式處理。詳見(jiàn)表6。

2.4 礦井可采儲(chǔ)量

可采儲(chǔ)量=設(shè)計(jì)資源/儲(chǔ)量-工業(yè)場(chǎng)地保護(hù)煤柱-主要井巷煤柱量-開(kāi)采損失

2.4.1 工業(yè)場(chǎng)地及后期風(fēng)井保護(hù)煤柱。根據(jù)兗州礦區(qū)實(shí)測(cè)巖移資料，結(jié)合本井田的地質(zhì)條件，圍護(hù)帶按15 m計(jì)算，第四系及新近系巖移角取45°，煤系地層取75°，以此圈定工業(yè)場(chǎng)地安全煤柱。初期井筒及工業(yè)場(chǎng)地，后期進(jìn)風(fēng)井場(chǎng)地均需要留設(shè)工業(yè)場(chǎng)地安全煤柱。

2.4.2 礦井井下主要巷道。根據(jù)礦井開(kāi)拓布置巷道，大巷壓煤主要集中在從輔助水平車場(chǎng)（-820 m水平）到主水平（-950 m水平）的各條暗斜井壓煤。后期可回收，設(shè)計(jì)不計(jì)煤柱損失。

2.4.3 開(kāi)采損失。依據(jù)《特殊和稀缺煤類開(kāi)發(fā)利用管理暫行規(guī)定》（中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)令第16號(hào)）規(guī)定，本礦井3（3上）及（3下）煤層屬特殊和稀缺煤類，且特殊和稀缺煤類礦井采區(qū)回采率：薄煤層不低于88%，中厚煤層不低于83%，厚煤層不低于78%。3（3上）煤層合并區(qū)平均厚度為5.50 m，分叉區(qū)平均厚度為2.96 m，大部分為厚煤層，按規(guī)范規(guī)定，取22%。（3下）煤層厚度為2.36 m，為中厚煤層，取17%。

按上述方法計(jì)算，礦井可采儲(chǔ)量為16 732.1萬(wàn)t。詳見(jiàn)表7。

3 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力與服務(wù)年限

3.1 礦井工作制度

礦井設(shè)計(jì)年工作日為330 d，每天凈提升時(shí)間16 h。井下按“四六”工作制，三班生產(chǎn)，一班檢修;地面按“三八”工作制。

3.2 礦井生產(chǎn)能力

根據(jù)本礦井的資源條件（包括儲(chǔ)量、煤層賦存條件、開(kāi)采技術(shù)條件、礦井地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)等）、開(kāi)發(fā)條件（包括地理位置、交通運(yùn)輸、水源、電源、建筑材料等）、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與市場(chǎng)形勢(shì)要求，結(jié)合國(guó)內(nèi)外大型綜合機(jī)械化礦井生產(chǎn)管理現(xiàn)狀及開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計(jì)對(duì)礦井生產(chǎn)能力提出1.80 Mt/a、2.40 Mt/a兩個(gè)方案進(jìn)行了分析比較和論證，推薦礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力1.80 Mt/a，與《巨野礦區(qū)總體開(kāi)發(fā)規(guī)劃》及批復(fù)意見(jiàn)是一致的。

3.3 礦井服務(wù)年限

按現(xiàn)行《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，考慮1.4的儲(chǔ)量備用系數(shù)，本礦井設(shè)，Shiqi計(jì)服務(wù)年限為66.4 a。

式中：T為設(shè)計(jì)計(jì)算服務(wù)年限，a;Z為-可采儲(chǔ)量，萬(wàn)t;A為礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，Mt/a;K為儲(chǔ)量備用系數(shù)，因煤層賦存穩(wěn)定，勘查程度為勘探階段，采用1.4。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，針對(duì)礦井資源的開(kāi)采技術(shù)越來(lái)越完善[3]。生產(chǎn)過(guò)程中不必要的資源浪費(fèi)越來(lái)越少，使其生產(chǎn)能力不斷提高，服務(wù)年限不斷增加。各個(gè)企業(yè)也應(yīng)該不斷學(xué)習(xí)、進(jìn)步，強(qiáng)化自身綜合實(shí)力[3]。這樣才能不斷地在資源開(kāi)發(fā)過(guò)程中取得先機(jī)[4]。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李建銘.煤與瓦斯突出防治技術(shù)手冊(cè)[M].徐州∶中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2006.

[2] 李敏.有青山才有未來(lái)：對(duì)人力資源儲(chǔ)備戰(zhàn)略的思考[J].施工企業(yè)管理，2009（2）：80-81.

[3] 宋學(xué)信，陸峻.全球礦產(chǎn)資源形勢(shì)[M].北京：地震出版社，2003.

[4] 劉斌，艾光華.關(guān)于礦產(chǎn)資源綜合利用問(wèn)題的研究[J].礦業(yè)快報(bào)，2005（11）：1-3.